矿区废弃地对环境的破坏及其生态恢复_师雄(2)

Serial No.458Jun.2007 矿 业 快 报EXPRESS INFORMAT ION OF MINING INDUS TRY总第458期2007年6月第6期矿区废弃地对环境的破坏及其生态恢复师 雄 许永丽 李富平(河北理工大学资源与环境学院)摘 要:矿区废弃地的生态恢复己经受到世界各国的广泛关注。

大量未经治理的矿区废弃地是造成环境污染、水土流失和土地荒漠化的重大隐患,所带来的后果对经济发展和人类生存构成了严重的威胁,所以矿区废弃地的生态恢复已势在必行。

关键词:矿区废弃地;生态恢复;环境中图分类号:TD88 文献标识码:A 文章编号:1009-5683(2007)06-0035-03Destruction of Mining Wasteland to Environment and Significance of Ecological RestorationShi Xiong Xu Yongli Li Fuping(School of Resources and Environment,Hebei Polytechnic University)Abstract :At present,ec ological restoration of mining wasteland has been already concerned by all over the rge untreated mining wasteland is significant hidden danger resulting in environmental pollution,soil erosion and land desertification.All these consequences cause severe threats to economical development and human survival.Therefore,it is imperative for us to carry out the ecological restoration project of the min -ing wasteland.Keywords :Mining wasteland;Ecological restoration;Environment师 雄(1980-),男,河北唐山人,在读研究生,063000河北省唐山市。

1 引言矿区废弃地是指矿区开采过程中,露天采矿场、排土场、尾矿坝、塌陷区以及受重金属污染而失去经济利用价值的土地[1]。

矿区废弃地是一种极端裸地,植被稀少,水土流失严重,可造成矿区水体、土壤和大气的严重污染,引发一系列经济、生态、社会等方面的问题。

特别是露天煤矿矸石山排土场含有煤粉、高硫煤矸、深层岩石,对周边地区造成了严重的危害。

这些污染危害如果不加速治理,将对环境产生不可逆转的后果。

矿区废弃地治理已经成为制约矿区经济发展的关键因素,而矿区废弃地生态恢复是促进采矿业与农业的持续协调发展的主要手段和保护矿区社会稳定的重要措施,同时也是保护环境、改善生态环境的必要条件。

因此,在矿区废弃地上进行快速、高效的生态恢复,已成为当前生态环境保护所面临的紧迫任务,是必须要解决的问题。

2 矿区废弃地对环境的破坏2.1 水土流失我国矿区大多地处干旱、半干旱丘陵山区,雨季常引发洪流,大量土壤被冲蚀,水土流失严重。

而矿区开采直接破坏地表植被,露天矿坑和井工矿抽排地下水使矿区地下水位大幅度下降,造成土地贫瘠、植被退化,最终导致矿区大面积人工裸地的形成,极易被雨水冲刷;由于挖掘和排土场尾矿占地,形成地面的起伏及沟槽的分布,增加了地表水的流速,使水土更易移动、坡面冲刷强度加大;而新移动的岩土在风雨作用下极易风化成岩屑,为水土流失提供了丰富的物质来源。

因此,矿区开采往往导致水土流失的加剧。

2.2 诱发地质灾害由于地下采空,地面及边坡开挖影响了山体、斜坡的稳定,往往导致地面塌陷、开裂、崩塌和滑坡等频繁发生。

而矿区排放的废渣堆积在山坡或沟谷,废石与泥土混合堆放,使废石的摩擦力减小,透水性变小而出现渍水,在暴雨下也极易诱发泥石流。

而开采闭坑后形成的巨大采空区,几亿吨水量的地下水涌入将导致周围边坡岩体内的地应力重新分布。

地下水浸入后会使围岩体内软弱夹层的力学强度降低,从而造成采场边坡的大规模滑坡,并在周围地区诱发一系列地质活动和规模不等的地震[2]。

352.3矿区/三废0污染矿区废渣主要来自采矿、选矿生产过程中的废石、煤矸石和尾矿。

矿渣尾矿等固体废物累计积存80亿t,其中煤矸石30亿t,且每年递增3亿t以上,占全国工业固体废物排放量的85%以上;在矿山范围内,从采掘生产、选矿厂、尾矿坝、排土场以及生活区等地点排出的废水,都造成矿区废水污染。

每年因采矿产生的废水约占全国工业废水排放总量的10%以上;矿区废气污染主要有以下几方面:¹地下及露天采矿生产中产生大量的有毒气体,如CO、CO2、NO2、SO2、H2O等;º选矿生产过程中产生的大量粉尘和有毒物质,如破碎矿石产生的大量粉尘和选矿化学药剂产生的有毒气体;»矿区运输产生的富含重金属物质的废气,矿山工厂燃煤产生浓烟及有害物质。

煤炭采矿行业工业废气排放量占全国工业废气排放量的5.7%,矸石堆自燃也成为一个重要的大气污染源。

2.4重金属污染矿业废弃地一般都存在重金属污染问题,虽然有些试验表明极微量的重金属对某些植物生根是有利的,但稍多量的铜、铅、锌等就能完全阻止植物生长,如铜含量超过0.25mg P L就抑制鹅观草的生根,延迟其种子的萌发,如果不经过改良,进行植被重建的幼苗死亡率会很高[3]。

另外重金属在土壤系统中的污染过程又具有隐蔽性、长期性和不可逆性,它们在风吹、水蚀作用下能迅速扩散并在土壤中积累,当积累达到一定量后将导致土壤退化,农作物产量和品质降低,而且还将污染地表水和地下水,并可能通过直接接触、食物链等途径危及人类的生命和健康[4]。

2.5植被破坏矿区森林植被的破坏主要是由于矿区工业广场的建设、矸石堆放、开山修路、地面塌陷与露天采矿剥离引起的。

土壤作为供给植物生长发育所必需的水、肥、气、热的主要源泉,也是营养元素不断循环、不断更新的场所。

矿区的建设和生产改变了土地养分的初始条件,从而使植被生长量下降。

植物作为生态系统的生产者,它的破坏使得矿区土地及其临近地区的生物生存条件破坏,生物量减少,生态系统结构受损、功能及稳定性下降,引起水土流失和沙漠化。

2.6微生物破坏采矿不可避免剥离表土,完全破坏地面上生长的植被层,从而严重地影响了根系-土壤-土壤生物的生态平衡,破坏土壤生物群落的结构和组成。

矿区废弃地对土壤生物定居的限制因子包括:¹剥离表土,造成不良的土壤物理结构;º地面植被层缺乏;»土壤微生物所依赖的植物凋落物和土壤有机物缺乏;¼重金属对土壤生物毒害。

其中不良的土壤物理结构和土壤有机物的缺乏通常是限制土壤生物在矿区废弃地定居的主要因子。

3矿区废弃地生态恢复由于矿区废弃地对生态环境造成严重的破坏,因此迫切需要对矿区废弃地进行生态恢复与重建。

但是,目前我国矿区废弃地的生态恢复工作总体上还处于初期阶段,因此,在我国大力开展矿区废弃地的生态恢复工作是当务之急。

生态恢复的关键的是生态系统功能的恢复和合理结构的构建,而生态系统的各种功能是靠系统的各组成成分相互作用来实现的。

因此,要恢复生态系统的功能,必须恢复系统的非生物成分的功能,进行植被的恢复及动物群落和微生物群落的构建。

3.1矿区废弃地土壤整治矿区废弃地造成生态破坏的根源是土壤因子的改变,即废弃地土壤理化性质的变坏、养分的丢失及土壤中有毒有害物质的增加[5,6]。

因此,土壤整治是矿区废弃地生态恢复最重要的环节之一,进行矿区废弃地土壤的整治方法主要有以下几种。

3.1.1客土覆盖有些矿区废弃地上根本没有土壤层(如废石堆),必须先在废弃地上覆土,再改良;或者废弃地的毒性很大(如重金属尾矿砂),必须在废弃地上面先铺一层隔离层(可以用压实的粘土或高密聚酯乙烯薄膜),以阻挡有毒物质通过毛细管作用向上迁移,然后再覆土。

客土法的关键是寻找土源和确定覆盖的厚度与方式,土源应尽量在当地解决,也可考虑与生活垃圾、污水厂污泥、粉煤灰配施改良废弃地。

覆土厚度需考虑废弃地类型、特点及复垦目标而定,一般覆土5~10cm即可。

3.1.2化学修复法对于有土壤层的废弃地,可以考虑用化学的方法进行土壤改良。

矿区尾矿及废弃矿中均缺少植物生长必需的有机质,因此对矿区废弃地土壤进行化学修复是必要的。

研究表明,可以用化肥、有机废弃物、绿肥和固氮植物来修复土壤的营养状况,有机肥对多种污染物在土壤中的固定有明显的作用。

适量施用有机肥可以防止作物的汞污染,降低汞的迁移能力。

但是,有机肥对各种污染物的作用在不同的36总第458期矿业快报2007年6月第6期土壤中表现不一,因此在施加有机肥时应根据不同的土壤谨慎对待。

将城市污泥应用在矿山废弃地复垦中,是一种良好的有机肥料和土壤改良剂,但在应用前必须对城市污泥进行检测及处理,重金属含量超标的不能使用,避免加重废弃地的污染[7]。

3.2植被恢复植被恢复是矿区废弃地生态恢复的关键,因为几乎所有的自然生态系统的恢复总是以植被的恢复为前提的,根据具体环境条件与需要选择适宜的树种是生态恢复的关键技术之一[8]。

植物种类的选择应遵循以下原则:¹矿区废弃地重金属等有毒有害物质的含量高[9],应选择对干旱、贫脊、盐碱等有抵抗能力的、对有毒有害物质耐受范围广的树种;º根据矿区废弃地的条件,选择根系发达、能固土、固氮和有较快生长速度、枝繁叶茂,尽可能长时间覆盖地面,有效地阻止风蚀和水蚀的植物,植物最好落叶丰富,易于分解,较快形成松软的枯枝落叶层,提高土壤的保水保肥能力;»选择播种容易,种子发芽力强,苗期抗逆性强,易成活的植物;¼尽量选择当地优良的乡土树种作为先锋树种,也可以引进外来速生树种;½选择树种时尽量兼顾生态效益和经济效益,选择既能恢复当地生态又能为当地带来经济效益的树种。

那些在矿区废弃地上自然定居的植物,能适应废弃地上的极端条件,应作为优先考虑的先锋树种。

3.3微生物技术的运用矿区废弃地的生态恢复,只考虑土壤、植被的恢复是不够的,还需要恢复废弃地的微生物群落,完善生态系统的功能,才能使恢复后的废弃地生态系统得以自然维持。

微生物群落的恢复不仅要恢复该地区原有的群落,还要接种其它微生物,以除去或减少污染物。

微生物的接种可以考虑选择三方面的菌种:一是抗污染的细菌,因此在污染区接种抗污染菌是一种去除污染物的有效方法,这些细菌有的能把污染物质作为自己的营养物质,把污染物质分解成无污染物质,或者是把高毒物质转化为低毒物质,废弃地的植物营养物质非常贫瘠,接种能提供营养的微生物对废弃地的生态恢复无疑是有很大的促进作用,有的微生物不仅能去除污染物,而且还能为群落的其它个体提供有利的条件。